Java的ClassLoader有什么用

这篇文章主要介绍“Java的ClassLoader有什么用”，在日常操作中，相信很多人在Java的ClassLoader有什么用问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”Java的ClassLoader有什么用”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！

1. ClassLoader

类加载器(class loader)用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。Java 源程序(.java 文件)在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码(.class 文件)。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class 类的一个实例。

2. ClassLoader Hierarchy

JVM在加载类时，使用的是双亲委托模式(delegation model)，也就是说除了Bootstrap ClassLoader之外，每个ClassLoader都有一个Parent ClassLoader。ClassLoader是按需进行加载class文件。当ClassLoader试图加载一个类时，首先检查本地缓冲，查看类是否已被加载，如果类没有被加载，尝试委托给父ClassLoader进行加载，如果父ClassLoader加载失败，才会由该ClassLoader进行加载，从而避免了重复加载的问题。一下为类装载器层次图：

Bootstrap ClassLoader：负责加载java_home/lib目录下的核心类或- Xbootclasspath指定目录下的类。

Extension ClassLoader：负责加载java_home/lib/ext目录下的扩展类或 -Djava.ext.dirs 指定目录下的类。

System ClassLoader：负责加载-classpath/-Djava.class.path所指的目录下的类。

如果类App1在本地缓冲中没有class文件(没有被加载)，那么它会自底向上依次查找是否已经加载了类，如果已经加载，则直接返回该类实例的引用。如果BootstrapClassLoader也未成功加载该类，那么会抛出异常，然后自顶向下依次尝试加载，如果到App1 ClassLoader还没有加载成功，那么会抛出ClassNotFoundException异常给调用者。

Java代码

public static void main(String[] args) {             ClassLoader cl = ClassLoader.getSystemClassLoader();             while(cl != null){                 System.out.println(cl);                 System.out.println("parent class loader: " + cl.getParent());                 cl = cl.getParent();             }         }

Java代码

sun.misc.Launcher$AppClassLoader@19821f    parent class loader: sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1    sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@addbf1    parent class loader: null

我们看到，当前系统类装载器为AppClassLoader,AppClassLoader的父类装载器是ExtClassLoader，ExtClassLoader的父装载器为null，表示为BootstrapClassLoader。BootstrapClassLoader由JVM采用本地代码实现，因此没有对应的Java类，所以ExtClassLoader的getParent()返回null。

ClassLoader的职责之一是保护系统名字空间。以下为ClassLoader类部分代码：

Java代码

private ProtectionDomain preDefineClass(String name,                             ProtectionDomain protectionDomain)         {         if (!checkName(name))             throw new NoClassDefFoundError("IllegalName: " + name);             if ((name != null) && name.startsWith("java.")) {             throw new SecurityException("Prohibited package name: " +                         name.substring(0, name.lastIndexOf('.')));         }         if (protectionDomain == null) {             protectionDomain = getDefaultDomain();         }             if (name != null)             checkCerts(name, protectionDomain.getCodeSource());             return protectionDomain;         }

那么，当我们定义如下类Foo，虽然能够通过编译，但是会报java.lang.SecurityException: Prohibited package name: java.lang异常，因为我们试图将Foo类写入到java.lang包下。

Java代码

package java.lang;         public class Foo {                  public static void main(String args[]) throws Exception {             Foo f = new Foo();             System.out.println(f.toString());         }     }

3. 定制ClassLoader

Java自带的ClassLoader类的定义为：

Java代码

public abstract class ClassLoader{      }

启动类加载器是JVM通过调用ClassLoader.loadClass()方法。

Java代码

public Class loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {         return loadClass(name, false);         }         protected synchronized Class loadClass(String name, boolean resolve)         throws ClassNotFoundException         {         // First, check if the class has already been loaded         Class c = findLoadedClass(name);         if (c == null) {             try {             if (parent != null) {                 c = parent.loadClass(name, false);             } else {                 c = findBootstrapClass0(name);             }             } catch (ClassNotFoundException e) {                 // If still not found, then invoke findClass in order                 // to find the class.                 c = findClass(name);             }         }         if (resolve) {             resolveClass(c);         }         return c;         }         protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {         throw new ClassNotFoundException(name);         }

loadClass(String name, boolean resolve)方法中的resolve如果为true,表示分析这个Class对象，包括检查Class Loader是否已经初始化等。loadClass(String name) 在加载类之后不会对该类进行初始化，直到***次使用该类时，才会对该类进行初始化。

那么，我们在定制ClassLoader的时候，通常只需要覆写findClass(String name)方法。在findClass(String name)方法内，我们可以通过文件、网络(URL)等形式获取字节码。以下为获取字节码的方法:

Java代码

public InputStream getResourceAsStream(String name);     public URL getResource(String name);     public InputStream getResourceAsStream(String name);     public Enumeration getResources(String name) throws IOException;

在取得字节码后，需要调用defineClass()方法将字节数组转换成Class对象，该方法签名如下：

Java代码

protected final Class defineClass(String name, byte[] b, int off, int len,                          ProtectionDomain protectionDomain)         throws ClassFormatError

对于相同的类，JVM最多会载入一次。如果同一个class文件被不同的ClassLoader载入(定义)，那么载入后的两个类是完全不同的。

Java代码

public class Foo{         //         private static final AtomicInteger COUNTER = new AtomicInteger(0);             public Foo() {             System.out.println("counter: " + COUNTER.incrementAndGet());         }                  public static void main(String args[]) throws Exception {             URL urls[] = new URL[]{new URL("file:/c:/")};             URLClassLoader ucl1 = new URLClassLoader(urls);             URLClassLoader ucl2 = new URLClassLoader(urls);             Class c1 = ucl1.loadClass("Foo");             Class c2 = ucl2.loadClass("Foo");             System.out.println(c1 == c2);             c1.newInstance();             c2.newInstance();         }     }

以上程序需要保证Foo.class文件不在classpath路径下。从而使AppClassLoader无法加载Foo.class。

输出结果：

Java代码

false    counter: 1    counter: 1

4. Web应用的ClassLoader

绝大多数的EJB容器，Servlet容器等都会提供定制的ClassLoader，来实现特定的功能。但是通常情况下，所有的servlet和filter使用一个ClassLoader。每个jsp都使用一个独立的ClassLoader。

5. 隐式(implicit)和显示(explicit)的加载

隐式加载：我们使用new关键字实例化一个类，就是隐身的加载了类。

显示加载分为两种：

java.lang.Class的forName()方法;

java.lang.ClassLoader的loadClass()方法。

Class.forName()方法有两个重载的版本：

Java代码

public static Class forName(String className)                      throws ClassNotFoundException {             return forName0(className, true, ClassLoader.getCallerClassLoader());         }         public static Class forName(String name, boolean initialize,                        ClassLoader loader)             throws ClassNotFoundException

可以看出，forName(String className)默认以true和ClassLoader.getCallerClassLoader()调用了三参数的重载方法。ClassLoader.getCallerClassLoader()表示以caller class loader加载类，并会初始化类(即静态变量会被初始化，静态初始化块中的代码也会被执行)。如果以false和ClassLoader.getCallerClassLoader()调用三参数的重载方法，表示加载后的类不会被初始化。

ClassLoader.loadClass()方法在类加载后，也同样不会初始化类。

6. 两个异常(exception)

NoClassDefFoundError: 当java源文件已编译成.class文件,但是ClassLoader在运行期间搜寻路径load某个类时,没有找到.class文件则抛出这个异常。

ClassNotFoundException: 试图通过一个String变量来创建一个Class类时不成功则抛出这个异常

到此，关于“Java的ClassLoader有什么用”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注亿速云网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！